动态平衡物联网网络带宽的高效数据传输方法及系统与流程

本发明涉及物联网大数据传输的技术领域，特别涉及一种动态平衡物联网网络带宽的高效数据传输方法及系统。

背景技术：

物联网(IoT)描述了一个世界，在这个世界中，越来越多的设备受到传感器的驱动，设备之间互相连接，并且能够分享自身当前状态及所在运行环境的信息。物联网通过智能感知、识别技术等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，随着信息技术的快速发展,物联网作为信息技术的重要组成部分，成为下一个经济增长的重要推手。

随着物联网技术的快速发展、云计算和数据挖掘技术的普及，物联网络中急剧增加的数据量与带宽有限的矛盾日益冲突。具体体现为：

1)互联网接入的网络特点：互联网的使用成本较低，连接方便，针对我国现有三大网络运营商，其中包括移动、联通以及电信，都具有统一的特点，即数据传输的上行速率和下行速率是不一致的，且上行速率远比比下行速率要低很多，使得数据上传流量受到限制。

2)网络共用：互联网接入端是大家共用的，且网络用户众多，由于对公共用网的其他用户流量的使用具有不可预测性，所以网络公用带宽流量可能会时刻发生变化，具有不稳定性。

3)物流数据的特性：在当今大数据得到广泛运用的背景下，物流行业的所有信息均需要以大数据形式集中存储及管理，对各个物流终端，在其将大量数据持续上传到互联网时，将会造成网络堵塞，以至于网络数据传输延迟等现象，最终会影响到物流的高效、实时话传输，特别是影响物流行业的工作效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种动态平衡物联网网络带宽的高效数据传输方法及系统，以解决现有的物流行业中采用互联网进行物流数据传输时所存在的数据上传流量受到限制、传输不稳定、网络易堵塞、传输易延迟而影响物流效率的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种动态平衡物联网网络带宽的高效数据传输方法，包括以下步骤：

采用物流数据采集端进行采集物流数据，所述物流数据采集端包括智能运输应用端、配货管理端及智能仓储管理端，对应地，所述物流信息包括物流端信息、配送信息及仓储信息；每个物流数据采集端处分别设有一数据缓冲区；

所述智能运输应用端、配货管理端及智能仓储管理端分别将采集的所述物流端信息、配送信息及仓储信息以分组的形式存储在对应的数据缓冲区中；当互联网网络正常时，以后进先出的形式依次将所述数据缓冲区内的数据通过互联网传输到物流中心服务器，并由调度传输器分别控制各物流数据采集端每次发送到互联网网络上的数据量；

其中，调度传输器控制每次发送到互联网网络上的数据量的过程具体包括以下步骤：

S1：所述调度传输器获取在互联网网络正常时各物流数据采集端每次发送物流数据所用的时间以计算每次发送物流数据所用的平均时间T；

S2：所述调度传输器获取最近一次对应的物流数据采集端发送物流数据所用的时间t及数据量n；

S3：所述调度传输器计算出下一次发送的最佳数据量m＝[T/t*n]，其中，m为正整数；

S4：所述调度传输器判断对应的数据缓冲区内的物流数据是否大于m，如是，则控制下一次发送到互联网网络上的数据量为m，并在发送完成后返回步骤S1，如否，则将所述数据缓冲区内的全部物流数据发送到互联网网络上。

较佳地，所述智能运输应用端包括物流信息采集单元及第一通信单元，所述物流信息采集单元进行物流端信息的采集，所述物流端信息包括：远程客户端信息、企业人员终端信息、移动终端信息、运输终端信息；所述第一通信单元实时获取各个物流端的路况信息、GPS信息及/或管理人员远程指令，以及将所述物流端信息存储在对应的数据缓冲区中；

所述配货管理端包括配送控制单元及第二通信单元，所述配送控制单元根据所述物流端信息及路况信息、GPS信息及/或管理人员远程指令自动生成配送信息，所述第二通信单元将所述配送信息发送至对应的数据缓冲区中；

智能仓储管理端包括仓储控制单元及第三通信单元，所述仓储控制单元采集仓储信息并进行智能仓储管理，所述第三通信单元将仓储信息发送至对应的数据缓冲区中。

较佳地，所述调度传输器将每次发送到互联网网络上的数据量发送至互联网上的一云端服务器，所述云端服务器在监测到本次发送数据量对应的物流数据成功发送后，反馈本次发送物流数据所用的时间至所述调度传输器。

较佳地，将所述物流数据以分组的形式存储在一数据缓冲区中时，设置所述数据缓冲区中每组数据的数据量为预设的固定值，并在互联网网络正常时以组为单位将所述数据缓冲区内的物流数据通过互联网传输到所述物流中心服务器。

较佳地，所述智能运输应用端、配货管理端及智能仓储管理端分别按预设周期或实时采集所述物流端信息、配送信息及仓储信息；所述智能运输应用端、配货管理端及智能仓储管理端在对应的数据缓冲区中存储数据时，以采集后每次发送的数据量的最小单位作为分组存储的单位。

较佳地，所述数据缓冲区为对应嵌入在智能运输应用端、配货管理端及智能仓储管理端内的eMMC存储器。

本发明还提供了一种动态平衡物联网网络带宽的高效数据传输系统，包括：

物流数据采集端，用于采集物流数据，所述物流数据采集端包括智能运输应用端、配货管理端及智能仓储管理端，对应地，所述物流信息包括物流端信息、配送信息及仓储信息；每个物流数据采集端处分别设有一数据缓冲区；

所述智能运输应用端、配货管理端及智能仓储管理端分别将采集的将所述物流端信息、配送信息及仓储信息以分组的形式存储在对应的数据缓冲区中；以及在互联网网络正常时，将所述数据缓冲区中的物流数据经由互联网发送至物流中心服务器；

调度传输器，用于在互联网网络正常时，分别控制所述智能运输应用端、配货管理端及智能仓储管理端每次发送到互联网网络上的数据量不大于最佳数据量；

云端服务器，用于反馈每次发送物流数据所用的时间至所述调度传输器；

其中，所述最佳数据量m＝[T/t*n]，m为正整数，T为每次发送物流数据所用的平均时间T，t、n分别为最近一次发送物流数据所用的时间及数据量，n为正整数。

较佳地，所述智能运输应用端包括物流信息采集单元及第一通信单元，所述物流信息采集单元用于进行物流端信息的采集，所述物流端信息包括：远程客户端信息、企业人员终端信息、移动终端信息、运输终端信息；所述通信单元用于实时获取各个物流端的路况信息、GPS信息及/或管理人员远程指令，以及将所述物流端信息存储在对应的数据缓冲区中；

所述配货管理端包括配送控制单元及第二通信单元，所述配送控制单元用于根据所述物流端信息及路况信息、GPS信息及/或管理人员远程指令自动生成配送信息，所述第二通信单元用于将所述配送信息发送至对应的数据缓冲区中；

智能仓储管理端包括仓储控制单元及第三通信单元，所述仓储控制单元用于采集仓储信息并进行智能仓储管理，所述第三通信单元用于将仓储信息发送至对应的数据缓冲区中。

较佳地，所述数据缓冲区为分别嵌入在所述智能运输应用端、配货管理端及智能仓储管理端内的eMMC存储器。

本发明具有以下有益效果：

(1)不同于传统的物流管理模式，采用互联网将物流中的运输信息，配货信息以及仓储信息集中发送到物流中心，以便统一管理，可以更好的调动监管，通过大数据实时分析，使信息资源进行合理开发和有效利用；

(2)传输数据的过程中可充分根据网络状况选择将数据实时传输至互联网、存储到数据缓冲区内或根据网络承载力实时地调整传输数据缓冲区内上传至互联网上的数据量的大小，避免直接发送产生的网络延迟中断问题；

(3)针对于物流行业对数据的及时性的要求，采用将数据缓冲区的数据后进先出的形式传输到调度传输器中，可以实时获取最新传输上来的数据，符合物流设备实时监控的需求；

(4)采用调度传输器及数据缓冲区配合来解决网络不稳定导致的数据上传延迟的问题，提高了数据发送的成功率。

附图说明

图1为本发明优选实施例提供的高效物流数据传输方法流程图；

图2为本发明优选实施例提供的调度传输器控制数据量的方法流程图；

图3为本发明优选实施例提供的高效物流数据传输系统组成框图；

图4为本发明优选实施例提供的物流数据采集端组成框图。

具体实施方式

以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

为了便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例作进一步的解释说明，且各个实施例不构成对本发明实施例的限定。

如图1所示，本实施例提供了一种动态平衡物联网网络带宽的高效数据传输方法，包括以下步骤：

(1)采用设于各个物流设备终端处的物流数据采集端进行采集物流数据并将采集的物流数据存储在数据缓冲区中；

(2)监测当前的互联网网络是否正常，如正常进入步骤(3)，否则进入步骤(4)；

(3)当互联网网络正常时，将数据缓冲区中的物流数据经由互联网发送至物流中心服务器；其中，这里的物流中心服务器可以全面接受全部的物流数据，以便进行对物流信息进行统一的管理和处理，从而将所有信息以大数据形式集中存储和管理，实现高效化、实时化、扁平化管理，极大的提高资源使用和工作效率；

(4)当互联网网络故障时，继续将采集的物流数据以分组的形式存储在上述的数据缓冲区中，并返回步骤(2)。当然，这里本领域技术人员可根据需要设置返回步骤(2)的间隔时间，也即监测网络是否正常可根据需要设为实时进行监测，或根据需要以一定的预设频率进行监测。

返回步骤(2)可以有效继续监测互联网网络是否恢复，当互联网网络恢复正常后，进入步骤(3)以将数据缓冲区内的物流数据传输到物流中心服务器，否则进入步骤(4)，从而保证整个物流系统的数据采集及传输过程的高效进行。

其中，本实施例中的物流数据采集端包括智能运输应用端、配货管理端及智能仓储管理端，对应地，物流数据采集端所采集的物流信息包括物流端信息、配送信息及仓储信息；每个物流数据采集端(也即上述的智能运输应用端、配货管理端及智能仓储管理端)处分别设有一数据缓冲区；上述的智能运输应用端、配货管理端及智能仓储管理端分别将采集的物流端信息、配送信息及仓储信息以分组的形式存储在对应的数据缓冲区中。

具体地，当互联网网络正常时步骤(3)中的物流数据采集端是通过后进先出的形式依次将存储在上述的数据缓冲区内的物流数据通过互联网传输到物流中心服务器，并由调度传输器控制每次发送到互联网网络上的数据量。也即，在一些具体的实施例中，数据缓冲区内的物流数据可根据需要以堆栈形式的数据结构进行存储，以便进行后进先出式的数据存储及取用，方便设置。

其中，如图2所示，调度传输器控制每次发送到互联网网络上的数据量的过程具体包括以下步骤：

S1：调度传输器获取在互联网网络正常时各个物流数据采集端每次发送物流数据所用的时间以计算每次发送物流数据所用的平均时间T；

S2：调度传输器获取最近一次(也即上一次)对应的物流数据采集端发送物流数据至物流中心服务器所用的时间t及数据量n；

S3：调度传输器计算出下一次发送的最佳数据量m＝[T/t*n]，其中，m为正整数；

S4：调度传输器判断对应的所述数据缓冲区内的物流数据是否大于m，如是，则控制下一次发送到互联网网络上的数据量为m，并在发送完成后返回步骤S1，如否，则将数据缓冲区内的全部物流数据发送到互联网网络上。当然，这里同样需要在本次传输完成后返回步骤S1继续传输数据缓冲区内新采集的物流数据。需要注意的是，本实施例中的调度传输器可以为同时控制智能运输应用端、配货管理端及智能仓储管理端的数据缓冲区内数据量的各自发送，也可根据需要设为三个相同的调度传输器以分别控制智能运输应用端、配货管理端及智能仓储管理端的数据缓冲区内数据量的发送。本发明不限定调度传输器的数量及应用方式，仅对其调度传输数据的过程进行特别说明。

该方法在传输物流数据的过程中，可以充分监测当前互联网传输速率或互联网的状态，从而便于根据网络状况选择将数据实时传输至互联网、存储到数据缓冲区内或根据网络承载力实时地调整传输数据缓冲区内上传至互联网上的数据量的大小。这种方式在进行物流设备相关数据传输时，采集数据后根据需要将其上传到专门设计的与各个物流数据采集端对应的数据缓冲区，此缓冲区将数据以分组形式存储，每组数据量大小相同，采用将数据间接发送到互联网的方式，避免实时直接发送物流数据所产生的网络延迟中断问题。

此外，本发明方法针对于物流领域的行业特殊性，也即该领域是需要数据及时的反馈到物流中心的终端后，才能起到实时监控和调节作用，从而便于整个物流系统的统一监控及调度。所以在考虑如何解决实时传输物流数据这一问题时，本发明采用了将数据缓冲区的数据后进先出的形式传输到调度传输器中，这样可以实时获取最新传输上来的数据，即符合物流系统的实时监控的需求。

而考虑到采用互联网传输物流数据无需另建新网或专网的低成本优势，本发明采用互联网进行物流数据的上传，从而便于以较低的成本应用能源互联网大数据管理，将物流数据传输于互联网进行集中监控分析处理。但当大量的数据需要上传到互联网时，由于互联网属于大家共用的网络，其网络的带宽流量具有时刻变化的特性，网络堵塞、数据延迟将不可避免。基于这种情况，本发明采用调度传输器来解决网络不稳定导致的数据上传延迟的问题，提高数据发送成功率。该调度传输器通过设置步骤S1～S4的数据变更调度方法，对每次发送到互联网上的数据组返回的时间进行速率的分析计算，从而控制下次数据采集服务器发送的数据量的大小，便于实时根据网络拥塞程度进行每次传输的物流数据的量，从而有效地避免网络堵塞，提高数据发送成功率。

进一步的，本实施例中的智能运输应用端包括物流信息采集单元及第一通信单元，物流信息采集单元进行物流端信息的采集，物流端信息包括：远程客户端信息、企业人员终端信息、移动终端信息、运输终端信息，当然，不限于该些信息类型；第一通信单元实时获取各个物流端的路况信息、GPS信息及/或管理人员远程指令，以及将物流端信息存储在对应的数据缓冲区中。这样，该方法下的物流系统可以实现智能运输管理。具体各个物流端包括远程客户、企业人员PC终端、移动终端、运输车终端等多个应用端，运输车通过应用系统接受处理所运载的货物状态信息，根据实施路况、GPS，以及管理人员远程的指令对车上的货物进行管理，远程人员也起到有效监管作用。

而配货管理端包括配送控制单元及第二通信单元，所述配送控制单元根据所述物流端信息及路况信息、GPS信息及/或管理人员远程指令自动生成配送信息，所述第二通信单元将所述配送信息发送至对应的数据缓冲区中。这样，该方法下的物流系统可以实现智能配货管理。具体配货管理涉及到运输线路规划，仓库情况等多重考虑，可以更有效及时地结合智能运输与仓储功能派生出来的配货管理功能，该功能是货物流动的具体操作，是运用物联网技术、智能分析运输线路、负荷与仓库情况所做出的配送判断。

智能仓储管理端包括仓储控制单元及第三通信单元，所述仓储控制单元采集仓储信息并进行智能仓储管理，所述第三通信单元将仓储信息发送至对应的数据缓冲区中。这样，该方法下的物流系统可以实现智能仓储管理，而仓储一直是企业的一个成本重灾区，零库存一直是企业所期待的运作模式，实现该功能在很大程度上取决于产供销信息共享，通过上述方法实现的物流数据高效传输可以实现智能仓储管理，从而使得销售终端可以担当动态库存场所的功能，实现零库存。

在本发明的一优选实施例中，调度传输器将每次发送到互联网网络上的数据量发送至互联网上的一云端服务器，由该云端服务器在监测到本次的(或当前的)发送数据量对应的物流数据成功发送后，反馈本次发送物流数据所用的时间至调度传输器。则上述的调度传输器在接收到云端服务器反馈的最近一次发送数据所用的时间后以便计算历史发送数据所用的平均时间T，继而继续循环进行下一次的最佳数据量m的计算，便于互联网传输物流数据时，能够时刻根据当前的网络状况及时调整每次发送到互联网上的数据量，避免发生网络拥塞，从而提高数据传输效率。

在本发明的另一优选实施例中，在数据缓冲区中存储数据时，将物流数据以分组的形式存储在该数据缓冲区中，存储时设置数据缓冲区中每组数据的数据量为预设的固定值，并在互联网网络正常时以组为单位将数据缓冲区内的物流数据通过互联网传输到物流中心服务器。这里每组数据的数据量大小可根据实际各个物流数据采集端所采集的物流数据的具体形式设置。其中，各个物流数据采集端分别按预设周期或实时的方式进行采集包括上述的物流端信息、配送信息及仓储信息的物流数据，采集时，对每个物流数据采集端来说，每组数据的大小是相同的(也即三个物流数据采集端的每组数量大小可以不同，但同一个物流数据采集端的每组数据量大小需要相同，以便于存储及发送)。为了保证数据的完整性、有序性，物流数据采集端将所述物流数据以分组的形式存储在对应的数据缓冲区中时，以采集后每次发送的数据量的最小单位作为分组存储的单位，也即该单位的数据量作为一个完整的数据组，以便在后续发送物流数据至互联网时，保证数据的完整性、有序性，避免数据被拆散后破坏原有数据结构或信息完整。也即，一组数据至少包括一个完整的物流数据信息，如完整的GPS信息、完整的路况信息、车辆信息等与物流相关的物流数据信息。本发明不限定物流数据信息的具体种类或类型，本领域技术人员可根据需要设置物流数据信息的具体种类或类型。

优选的，本发明的数据缓冲区为分布嵌入在三个物流数据采集端(上述的智能运输应用端、配货管理端及智能仓储管理端)内的eMMC存储器。这里的eMMC存储器为eMMC存储芯片。而eMMC存储芯片相对于现有的CF卡、SD卡来说，发热量较低且耐高温，而本发明的eMMC存储器直接嵌入在物流数据采集器内即可，其数据擦写的速度及稳定性更好。

如图3所示，本发明还提供了一种动态平衡物联网网络带宽的高效数据传输系统，该系统包括：

物流数据采集端10，用于采集物流数据，该物流数据采集端10包括智能运输应用端11、配货管理端12及智能仓储管理端13，对应地，物流信息包括物流端信息、配送信息及仓储信息；还包括数据缓冲区20，其中每个物流数据采集端处分别设有一数据缓冲区，分别为数据缓冲区21、22、23；智能运输应用端11、配货管理端12及智能仓储管理端13分别将采集的将物流端信息、配送信息及仓储信息以分组的形式存储在对应的数据缓冲区21、22、23中；以及在互联网网络正常时，将数据缓冲区21、22、23中的物流数据经由互联网发送至物流中心服务器30；

调度传输器40，用于在互联网网络正常时，分别控制智能运输应用端11、配货管理端12及智能仓储管理端13每次发送到互联网网络上的数据量不大于最佳数据量；

云端服务器50，用于反馈每次发送物流数据所用的时间至调度传输器；

其中，上述的最佳数据量m＝[T/t*n]，这里的m为正整数，T为每次发送物流数据所用的平均时间T，t、n分别为最近一次发送物流数据所用的时间及数据量，n为正整数。注意这里的智能运输应用端11、配货管理端12及智能仓储管理端13之间发送数据的过程是相互独立的，因此，调度传输器40是分别对该三个物流数据采集端进行调度管控的，以便更好地提高网络传输效率。

该系统进行物流数据传输时，可以实时根据网络的不同状态控制上传的数据量，以更好地利用互联网进行数据的实时传输，同时避免网络拥塞或故障影响物流数据的采集。该动态平衡物联网网络带宽的高效数据传输系统的整个物流数据传输系统具有低成本、高可靠性和稳定性、易维护、易扩展的优点，十分适合在物流领域应用。

进一步地，参见图4所示，本发明提供的智能运输应用端11包括物流信息采集单元111及第一通信单元112，物流信息采集单元111用于进行物流端信息的采集，物流端信息包括：远程客户端信息、企业人员终端信息、移动终端信息、运输终端信息；通信单元112用于实时获取各个物流端的路况信息、GPS信息及/或管理人员远程指令，以及将所述物流端信息存储在对应的数据缓冲区中。

配货管理端12包括配送控制单元121及第二通信单元122，配送控制单元121用于根据所述物流端信息及路况信息、GPS信息及/或管理人员远程指令自动生成配送信息，第二通信单元122用于将所述配送信息发送至对应的数据缓冲区中；

智能仓储管理端13包括仓储控制单元131及第三通信单元132，仓储控制单元131用于采集仓储信息并进行智能仓储管理，第三通信单元132用于将仓储信息发送至对应的数据缓冲区中。

其中，该高效物流数据传输系统的数据缓冲区为分别嵌入在上述的智能运输应用端11、配货管理端12及智能仓储管理端13内的eMMC存储器，且该eMMC存储器的存储容量根据各个物流端的采集情况而设置为不同大小，其容量只要足够进行数据存储及设置控制系统，并具有足够的扩展空间即可。当然，在其他优选实施例中，上述的数据缓冲区也可根据需要设置为其他类型的缓存设备。数据缓冲区的设置，使得在互联网故障的情况下不会影响物流数据的采集，保证了数据采集的有效性与及时性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，对本发明所做的变形或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述的权利要求的保护范围为准。